7.2 弹力（教学课件）-【上好课】八年级物理下册同步高效课堂（人教版2024）

第七章 力 在险峻的绝壁上，徒手攀岩者稳如壁虎又矫似雄鹰。这项挑战自然、超越自我的惊险运动，被誉为勇敢者的“壁岩芭蕾”。说他惊险，是因为攀岩者仅靠手脚灵活运用抓、撑、蹬等动作，用力实现身体的平衡，从而达到难以企及的顶点。 像很多体育项目一样，攀岩运动中蕴含了非常丰富的力学知识。从本章开始，让我们一起走进力学的世界，揭开它神秘的面纱。 第2节 弹力 八年级下册 •人教版 1. 说明: ppt使用高质量视频，资源比较大，本ppt约100MB. ………………………………………………………………………………………… 2. 视频资源：本ppt共有60张、5段视频，可根据需要选择点播. ①视频讲解—《力作用的位置不同，其作用效果一样吗》 ②演示实验—《力的三要素》 ③视频讲解—《力的作用是相互的》 ④演示实验—《探究作用力与反作用力的关系》 ⑤课堂总结—《力》 ………………………………………………………………………………………… 3. 免责声明：视频版权归原作者，如涉及版权问题，请联系删除。 致 老师同学 优秀的撑竿跳高运动员借助撑竿可以越过6m高的横杆。如图所示，撑竿跳高的过程中，撑竿的形状发生了怎样的变化? 第2节 弹力 导入新课 撑竿跳高 1. 通过观察与体验，了解物质的弹性，知道弹力的概念，知道弹性有一定的限度。 2. 通过感受日常物品形变时的力，分析弹力产生的原因，能据此推理压力、支持力也是弹力。能利用弹簧所受拉力与伸长量的关系，对弹簧测力计的原理进行分析和解释。 3. 能观察选用的弹簧测力计的特点，制订用弹簧测力计测量力的方案。能亲历实践操作测量拉力，反思总结注意事项并与同学交流。 4. 经历用弹簧测力计测量力的过程，养成实事求是、严谨认真的科学态度。了解弹力、各种测力计在生产生活中的应用，体会物理学与生产生活的紧密联系。 学习目标 第2节 弹力 1. 弹力 2. 弹簧测力计 3. 《科学世界》—材料的力学性能 4. 课堂总结 5. 练习与应用 6. 课堂练习 学习内容 第2节 弹力 弹 力 一 第2节 弹力 弹力 一 1. 弹性形变和弹性 （1）弹性形变 手压气球，气球会变形；手压弹簧，弹簧会缩短；手拉橡皮筋，橡皮筋会伸长。物体形状的改变，叫作形变。 弹性形变：如果形变的物体在撤去外力后能恢复原状，那么该物体所发生的这种形变叫作弹性形变。 弹力 一 （2）弹性 物体受力时会发生形变，不受力时又恢复原来的形状，物体的这种性质叫作弹性。例如弹簧、气球等发生的形变。 物体的弹性有一定的限度，超过这个限度，撤去力后物体也不能恢复原状。例如使用弹簧时不能超过它弹性限度，否则会使弹簧损坏。 （3）塑性 有些物体，形变后不能自动地恢复到原来的形状，物体的这种特性叫作塑性。例如橡皮泥、铝线等发生的形变。 弹力 一 （1）试一试：把尺子压弯、拉长弹簧、拉长橡皮筋，可以感受到它们对手也有力的作用，这是因为它们在发生弹性形变时，会力图恢复原来的形状，从而对手产生力的作用。 （2）弹力的概念：发生形变的物体，要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫作弹力。 2. 弹力 使塑料尺弯曲 使弹簧伸长 弹力 一 （1）产生条件 一是两物体直接接触；二是物体间要发生弹性形变，二者缺一不可。 弹力是接触力，物体间不接触不会产生弹力，但相互接触的物体间不一定产生弹力。 （2）常见的弹力 弹力是一种常见的力，我们平时所说的推力、拉力、压力和支持力，都属于弹力的范围。 在水平地面上，有两个篮球刚好接触，但是两个篮球间没有发生形变，所以没有弹力。 3. 对弹力的理解 弹力 一 （3）弹力的大小 对一个弹性物体来说，在弹性限度内，物体弹性形变程度越大，其产生的弹力就越大。 （4）弹力的施力物体与受力物体 弹力是由于物体发生弹性形变而产生的，因此弹力的施力物体是发生形变的物体，受力物体是与它接触使其形变的物体。 例如，汽车对地面的压力，是汽车发生弹性形变，汽车是施力物体，地面是受力物体。 F压 F压 弹力 一 （5）弹力的方向 以手拉弹簧为例，分析手和弹簧间发生的弹力情况。 受力情况 施力物体 手受到弹簧的拉力F′拉 弹簧受到手的拉力F拉 拉力F′拉是由于弹簧发生了 弹性形变而产生的弹力 拉力F拉是由于手发生 了弹性形变而产生的弹力 以弹簧为研究对象 以手为研究对象 物体间的弹力方向与接触面垂直，与物体发生形变的方向相反. 结论 F拉 F′拉 弹力 一 ①压力 压力的作用点在被压物体的表面，方向垂直于接触面指向被压物体。 如图所示，长方体A在斜面上保持静止，斜面所受的压力F方向垂直于接触面向下，作用点在接触面上。 F （6）分析常见的一些弹力 弹力 一 ②绳的拉力 作用点在绳与被拉物体的接触点上，方向沿着绳子指向绳子收缩的方向。如图所示，绳子对小球的拉力F的方向沿绳子向上。 F ③支持力 作用点在支持物体与被支持物体的接触面上，方向垂直于接触面，指向被支持物体。 如图所示，物体A受到斜面的支持力，方向垂直斜面向上。 A F 视频讲解—《几种常见的弹力》 弹力 一 弹力 一 ②由于跳板对人有向上的支持力，人也要发生形变，所以人要向______（选填“上”或“下”）恢复原状，所以对跳板产生了力的作用，这个力通常叫做_____。 【例题1】运动员站在跳板上，人与跳板间发生了力的作用。 ①由于人压在跳板上，跳板发生_____，要向_____ （选填“上”或“下”）恢复原状，所以对人产生了力的作用，这个力通常叫做_________。 形变 上 支持力 下 压力 弹力 一 ①由于人压在跳板上，跳板发生形变，要向上恢复原状，所以对人产生了一个向上的支持力F支，支持力是弹力。 ②由于跳板对脚有向上的支持力，脚也发生形变，要向下恢复原状，所以对跳板产生了向下的压力F压，压力也是是弹力。 F压 F支 弹力 一 【例题2】如图所示，一根弹簧，一端固定在竖直墙上，在弹性限度内用手水平向右拉伸弹簧的另一端，下列有关“弹簧形变产生的力”的描述正确的是（　　） A．弹簧对手的拉力 B．手对弹簧的拉力 C．墙对弹簧的拉力 D．以上说法都不正确 弹簧形变产生的力”，是指弹簧对其他物体（手或墙）施加的力（弹力），所以施力物体为弹簧，受力物体为手。故A正确。 所以选A. A 弹簧测力计 二 第2节 弹力 弹簧测力计 二 （1）测力计：测量力的大小的工具叫作测力计。 如图所示，人们制造了多种类型的测力计。各种各样的测力计被广泛应用于生活、生产和科学实验中。 物理实验室中常用的测力计是弹簧测力计。 1. 测力计 握力计 指针式测力计 数显式测力计 弹簧测力计 二 （1）弹簧测力计的构造 常用的弹簧测力计的主要构造有弹簧、指针、刻度盘、挂钩等。 如图所示是实验室常用的一些弹簧测力计。 2. 弹簧测力计 弹簧测力计 二 （2）弹簧测力计的使用方法 ①认清量程和分度值：加在弹簧测力计上的力不允许超过它的最大测量值，否则会损坏弹簧测力计。 ②检查零刻度线：检查弹簧测力计的指针是否指在零刻度线上，若不在，调节弹簧测力计，使指针与零刻度线重合。 ③沿弹簧的轴线方向轻轻来回拉动挂钩几次，放手后观察指针能否回到零刻度线的位置，以防弹簧卡壳。 弹簧测力计的量程为0∽5N，分度值为0.2N，示数为3.6N 弹簧测力计 二 ④拉力的方向与弹簧的轴线方向一致，以免挂钩杆与外壳之间产生过大的摩擦。 ⑤读数时，视线要与指针对应的刻度线垂直。 ⑥记录数据要带单位。读数时不需要估读。 ⑦待测的力（物体）一定要在弹簧测力计的挂钩一端，严禁倒挂。 严禁倒挂使用 测量的力没有通过弹簧中心轴线 弹簧测力计 二 （1）用手拉弹簧测力计的挂钩，并分别使指针指到1N、3N、5N的位置，感受1N、3N、5N的力。 （2）测量身边小物体对弹簧测力计的拉力。 ① 把文具袋悬挂在弹簧测力计的挂钩上，文具袋对弹簧测力计的拉力F1=________ 。 ② 用弹簧测力计沿水平方向拖动桌面上的文具袋，测量文具袋对弹簧测力计的拉力F2=________。 3. 实验——练习使用弹簧测力计 （3）用两个弹簧测力计在水平方向上互相拉，看看谁对谁的拉力更大些，想想为什么？ 弹簧测力计 二 图中左侧弹簧测力计对右侧弹簧测力计的拉力与右侧弹簧测力计对左侧弹簧测力计的拉力是一对相互作用力，因此可观察到两个弹簧测力计的示数相等，说明相互作用力大小相等。 弹簧测力计 二 演示实验——《弹簧测力计的使用》 弹簧测力计 二 你有没有发现？在生活中，用力拉一根弹簧时，用的力越大，弹簧伸的越长。 弹簧伸长的长度与受到的拉力是什么关系？ 下面一起探究弹簧伸长的长度与受到的拉力的关系。 提出问题 4. 实验“探究弹簧测力计的测力原理” 弹簧测力计 二 本实验需要研究弹簧的伸长量与拉力的关系，拉力的改变通过在弹簧下每次增加两个钩码（每个钩码对弹簧的拉力均为0.5N）来实现；弹簧的伸长量通过利用刻度尺测量弹簧的长度得出，装置如图所示。 设计实验 轻质弹簧、几个质量相同的钩码（每个钩码施加的拉力为0.5N）、刻度尺、铁架台。 实验器材 弹簧测力计 二 ①将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0，即原长，记入表格中； ②在弹簧下挂2个钩码，通过刻度尺读出弹簧的伸长量Δl，记入表格中。 ③在弹簧下每次增加2个钩码，通过刻度尺读出每次弹簧的总伸长量，记入表格中。 ④实验完成后，将所有钩码取下，观察弹簧的形状。 实验步骤 l0 l1 Δx 伸长的长度 Δx =l1-l0 弹簧测力计 二 实验数据 实验次数 1 2 3 4 5 6 7 拉力F/N 0 1 2 3 4 5 6 弹簧伸长量 Δl/cm 0 0.40 0.80 1.70 1.60 2.00 2.40 数据处理 根据实验数据，以拉力F为横坐标，弹簧的伸长量Δl为纵坐标，画出弹簧伸长量Δl与弹簧受到的拉力F的关系图象。 弹簧测力计 二 分析论证 分析图像可知，在0～6N的范围内，图像是一条过原点的倾斜的直线，说明弹簧的伸长量与拉力的大小成正比。 实验结论 在弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长量就越长，且弹簧的伸长量与弹簧受到的拉力成正比。 这就是弹簧测力计的测力原理。 交流评估 当弹簧超过弹性限度时，弹簧的伸长量与所受拉力不再成正比关系，撤去外力，弹簧也无法恢复到原来的形状。 弹簧测力计 二 演示实验——《弹簧伸长量与所受拉力的关系 》 弹簧测力计 二 【例题3】关于如图所示的弹簧测力计，以下说法正确的是（　　） A．弹簧测力计的量程及最小分度值分别是0～5N和1N B．弹簧测力计的弹簧伸长越长，它所受的拉力就越大 C．使用弹簧测力计只能测出竖直方向上的拉力而无法测出水平方向上的拉力 D．量程大的测力计弹簧长度一定比量程小 的测力计弹簧长度长 B 解析见下页 弹簧测力计 二 A. 由图示弹簧测力计可以看出，其量程为 0～5N，分度值为0.2N。故A错误； B. 弹簧测力计是根据弹簧受到的拉力越大， 弹簧伸长的越长这个道理做成的；故B正确； C. 使用弹簧测力计既能测出重力又能测出水平 方向上的拉力，只要挂钩与外壳平行即可；故C错误； D. 量程是弹簧测力计所能测的最大力，与弹簧的长度无关，量程大的弹簧长度不一定比量程小的弹簧长度大；故D错误。 故选B。 弹簧测力计 二 【例题4】某同学在探究弹簧的伸长与所受拉力的关系时，得到如图图象。请回答下列问题： （1）这根弹簧的原长是______ cm，拉力为6N时，弹簧伸长了______ cm，弹簧发生了______形变； （2）当这根弹簧的长度为4cm时，此时弹簧受到的拉力为_______ N； （3）分析图象及有关数据， 可以得出结论是 _________ 。 在弹性限度内，弹簧的伸长与受到的拉力成正比 2 3 弹性 4 弹簧测力计 二 （1）由图可知，当拉力为0时，弹簧的长度为2cm，这就是它的原长。 由图知，拉力为6N时，弹簧长度是5cm，弹簧伸长的长度为 当撤去外力后，弹簧会恢复原来的形状，弹簧发生的是弹性形变。 （2）由以上分析知，当拉力为6N时，弹簧伸长了3cm，故拉力每增加2N，弹簧的长度伸长1cm，所以当弹簧的长度为4cm时，弹簧伸长了2cm，此时弹簧受到的拉力为4N。 （3）从图中可以看出，在拉力不大于6N的范围内，弹簧受到的拉力增大为原来的几倍，弹簧伸长的长度也变为原来的几倍，所以可以得出结论为：在弹性限度内，弹簧的伸长量与拉力成正比。 材料的力学性能 三 第2节 弹力 材料的力学性能 三 材料的力学性能通常包括弹性、塑性、脆性等，它们是设计各种工程结构时选用材料的重要依据。无论何种材料，受力时一般要发生形变，有的发生弹性形变，有的发生塑性形变（形变后不能自动地恢复原来的形状）。不同材料发生弹性形变、塑性形变的难易程度不同。有些材料当受力达到一定值时，会突然断裂，且无明显的塑性形变，这种性质叫作脆性。例如，轻轻一掰，饼干就会变成碎片。材料的力学性能可以用相应的实验设备和仪器进行测量。 1. 材料的力学性能 1986年1月28日，美国挑战者号航天飞机在升空时意外爆炸，举世震惊。在随后的事故调查中，物理学家费曼用一个简单的实验说明了问题的原因： 航天飞机上有一个环形圈，它嵌在火箭两个部件的接合处，为的是防止燃料从缝隙泄漏出来。发射当天的天气非常寒冷，环形圈变得非常坚硬，密封效果变差，造成燃料泄漏，酿成惨剧。 2. 力学性能是选择材料的重要指标 材料的力学性能 三 随着科技的发展，人们发明了很多具有特殊力学性能的新材料。有的材料虽然很轻，但是强度很高，例如铝合金、碳纤维等。有的合金材料还具有形状记忆功能，用这种材料制作的产品，经过冷却，可以揉成一团，受热后形状又会自动恢复。 3. 新材料 碳纤维表面背景 铝箔卷在工业设备上工作 材料的力学性能 三 【例题5】中国科学技术大学俞书宏教授团队开发了一系列仿生人工木材，该木材具有轻质、高强、耐腐蚀和隔热防火等优点。关于该木材的属性，下列说法错误的是（ ） A．导热性差 B．硬度大 C．耐腐蚀性好 D．密度大 A. 隔热，说明该木材导热性差；故A正确，不符合题意； B. 高强，说明该木块不容易变形，硬度大；故B正确，不符合题意； C. 耐腐蚀，说明了该材料耐腐蚀性好；故C正确，不符合题意； D. 轻质表示相同的体积下该木材质量比较小，所以该物质密度比较小，故D错误，符合题意． 所以选D. D 材料的力学性能 三 三 课堂总结 第2节 弹力 课堂总结（1） 四 弹 力 ①弹性：物体受力时发生形变，不受力时又恢复原来的形状，物体的这种性质叫作弹性。 ②弹力：发生形变的物体，要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫作弹力。 原理：拉力越大，弹簧的伸长量越大。在弹性 限度内，弹簧的伸长量与弹簧受到的拉力成正比。 ①认清量程和分度值。 ②检查零刻度线：检查弹簧测力计的指针是否指在零刻度线上，若不在，进行调零。 ③拉力的方向与弹簧的轴线方向一致。 ④读数时，视线要与指针对应的刻度线垂直。 弹簧测力计的使用方法 弹 力 弹簧测力计的测力原理 课堂总结（2） 四 五 练习与应用 第2节 弹力 练习与应用 五 1. 压力和拉力都属于弹力，下述弹力是哪个物体发生了形变而产生的? （1）放在水平桌面上的杯子对桌面的压力。 （2）手指拉橡皮筋时手指对橡皮筋的拉力。 （1）当杯子放在水平桌面上时，由于杯子的底部与桌面接触并受到桌面的支持力，杯子底部会发生微小的形变。杯子底部想要恢复原状，就会对桌面产生一个向下的力，即压力。所以，这个压力是由杯子发生形变而产生的。 （2）手指拉橡皮筋时：手指由于发生弹性形变，会对橡皮筋施加一个向外的力，使橡皮筋发生了伸长形变。 练习与应用 五 2. 在使用弹簧测力计时，如果弹簧测力计原来测量竖直方向的拉力，现在要改为测量水平方向的拉力，应该怎样操作? 把弹簧测力计平放在水平桌面上，调节弹簧测力计，使指针与零刻度线重合。 分析：在使用弹簧测力计测量竖直方向的拉力后，如果要改为测量水平方向的拉力，需要重新调零。‌这是因为弹簧测力计在竖直使用时，会受到自身重力的影响，导致指针位置发生变化。 练习与应用 五 3. 图中两个弹簧测力计的示数各是多少? （1）甲图中，弹簧测力计一大格表示1N，一大格分为5小格，一小格表示0.2N，弹簧测力计的示数是1N。 （2）乙图中，弹簧测力计1N之间有5个小格，一个小格代表0.2N，即弹簧测力计的分度值为0.2N，指针在“3”后3个小格处，所以弹簧测力计的示数为3.6N。 练习与应用 五 4. 如图所示，在椭圆形厚玻璃瓶中装满水，把细玻璃管通过带孔的橡胶塞插入瓶中。用力捏厚玻璃瓶的不同部位，观察细管中水面高度的变化。请你从力使物体发生形变的角度解释所看到的现象。 用力捏厚玻璃瓶，厚玻璃瓶的形状发生变化，细玻璃管中水柱高度上升或下降；停止捏厚玻璃瓶，厚玻璃瓶恢复原状，细玻璃管中水柱恢复到原来的高度。 若沿着椭圆窄的方向用力捏厚玻璃瓶，玻璃瓶变圆、容积变大，而水的体积一定，则细管中水面高度会下降；若沿着椭圆宽的方向用力捏厚玻璃瓶，玻璃瓶变扁、容积变小，则细管中水面高度会上升。 六 提升训练 第2节 弹力 提升训练 六 解析见下页 1. 下列关于弹力的说法中，正确的是（　　） A．相互接触的物体之间一定存在弹力作用 B．只有受弹簧作用的物体才受到弹力作用 C．只有相互接触并发生弹性形变的物体间才存在弹力作用 D．弹簧的弹力总是跟弹簧的长度成正比 C 提升训练 六 A．相互接触的物体如果不发生形变，物体间不存在弹力作用，故A错误； B．只要两物体直接接触且发生形变，两物体间就会产生弹力作用，弹力的产生并不只局限于弹簧，故B错误； C．产生弹力的条件：相互接触并发生弹性形变，所以只有相互接触并发生弹性形变的物体间才存在弹力作用，故C正确； D．在弹性限度内，弹簧的弹力与弹簧的伸长量或压缩量成正比，并不是与弹簧的长度成正比，故D错误。 故选C. 提升训练 六 2. 如图所示，画出斜面上球所受弹力的示意图。 小球受到重力、垂直斜面的支持力、垂直挡面的支持力。其中两个支持力为弹力，过球心做垂直斜面向上的有向线段标上力的符号F1，过球心做垂直挡板的有向线段，标上力的符号F2，如图所示。 提升训练 六 3. 一个足球放在一块长木板上，如图所示，木板和足球均发生了弹性形变，关于它们弹力的情况，以下说法错误的是（ ） A．足球受到的支持力是木板产生的弹力 B．足球产生的弹力是由于足球的形变造成的 C．木板形变是由于木板产生弹力造成的 D．足球产生的弹力就是足球对木板的压力 C 解析见下页 提升训练 六 木板和足球均发生了弹性形变，他们之间有弹力的作用。 A．足球受到的支持力是木板产生的弹力，该选项正确。 B．足球产生的弹力是由于足球的形变造成的，该选项正确。 C．木板形变是由于足球产生弹力造成的，不是木板产生弹力造成的，该选项错误。 D．足球产生的弹力向上，就是足球对木板的压力，该选项正确。 故选C. 提升训练 六 4. 如图所示，用手拉弹簧或用手压弹簧时，弹簧发生_____（填“弹性”或“塑性”）形变；这时弹簧对手产生弹力，它的方向与手对弹簧作用力的方向____（填“相同”或“相反”），而且弹簧的形变越大，这个力就越_______（填“大”或“小”）。 弹性 大 弹簧受力发生形变，不受力时能恢复原状，故弹簧的形变是弹性形变。 用手拉弹簧时，弹簧发生了弹性形变，弹簧由于要恢复原状就会对跟它接触的物体产生一个力的作用，这个力就是弹力；人手的拉力方向是向上的，而弹力的方向是向下的，弹力的方向与手的拉力方向是相反的。 在弹性限度内，弹簧的形变越大，产生的弹力就越大。 相反 提升训练 六 5. 如图a是使用弹簧测力计测力时的情景，请指出图中存在的操作错误： 。纠正错误后在弹簧测力计下挂一物体（如图b所示），当物体静止时，弹簧测力计的示数为 N。若将此弹簧测力计、物体如图c所示进行测量，静止时测力计的示数与b相比将 （变大/不变/变小）。 拉力方向没有与弹簧的轴线方向一致 变大 2 解析见下页 提升训练 六 为减少弹簧与外壳之间的摩擦，防止挂钩被卡住，拉力方向应与弹簧的轴线方向一致，如图所示，存在的操作错误为拉力方向没有与弹簧的轴线方向一致。 如图所示，弹簧测力计每大格为1N，平均分成5小格，即分度值为0.2N，示数为2N。 将弹簧测力计倒置，弹簧承受的拉力为物体与弹簧测力计外壳的总重力，所以静止时测力计的示数与b相比将变大。 提升训练 六 6. 在“用弹簧测力计测量力的大小”实验中： ①弹簧测力计能够测量力的大小，利用的是______。 A. 力可以改变弹簧的形状 B. 力可以改变弹簧的运动方向 C. 力可以改变弹簧的运动快慢 ②在进行图所示的实验前，应将弹簧测力计沿_____方向放置，然后进行调零。 ③小明同学猜想：用两个不同的弹簧测力计，分别测量相同的力，示数可能不同。以下设计中，能验证该猜想的是_____。 A. 测量一根头发能承受的拉力 B. 测量同一个木块受到的重力 C. 测量让小武感受相同的拉力 D. 测量拉动同一个木块的拉力 A 水平 B 提升训练 六 （1）弹簧测力计测量力的大小是利用力可以改变弹簧的长度，即改变弹簧的形状，故选A。 （2）实验时，需要水平拉动木块，所以在实验前，应将弹簧测力计沿水平方向进行调零。 （3）用两个不同的弹簧测力计，分别测量相同的力，要控制力大小不变。 A. 测量一根头发能承受的拉力，头发断时，力会突变，不好读数，不能验证，故A不符合题意；B. 测量同一个木块受到的重力，木块重力不变，方向竖直向下，能验证，故B符合题意；C. 测量让小武感受相同的拉力，人的感觉不精确，不能验证，故C不符合题意；D.测量拉动同一个木块的拉力，人拉动速度不同，会导致拉力示数不同，不能验证，故D不符合题意。 故选B。 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $$